Energie uvnitř Země

Jednou z mnoha věcí, které dělají naší planetu jedinečnou v rámci celé sluneční soustavy, je její vnější povrch neboli kůra. Země je jedinou skalnatou planetou, jejíž kůra není jednolitá. Místo toho je nejsvrchnější vrstva naší planety rozlámaná a rozdělená do desek, které svým pomalým a stálým driftováním ovlivňují geologii, klima a dokonce i geografii.

Skrytá struktura Země

Jednotlivé kusy zemské kůry se nazývají tektonické desky. Teorie počítající s jejich existencí byla poprvé navržena v r. 1912 německým vědcem Alfredem Wegenerem. Odbornou veřejností však byla akceptována až mnohem později, teprve v 60. letech minulého století.

Jednotlivé tektonické desky se liší svou velikostí, která může být relativně malá, jako je například u Anatolijské desky, ale i neuvěřitelně velká, jako například u desky Pacifické. Tektonické desky jsou obvykle tvořeny dvěma druhy zemské kůry - tenkou oceánskou a tlustší pevninskou kůrou. Tloušťka oceánské kůry je jen několik kilometrů a podle jejího názvu lze usoudit, že leží převážně pod hladinou moří a oceánů. Pevninská kůra je mnohem silnější a může vystoupat až několik kilometrů nad hladinu moře, zatímco její hluboké kořeny pronikají jako ledovec hluboko do zemského pláště. V prastarých jádrech kontinentů může nejtlustší a nejstarší pevninská kůra dosahovat tloušťky až 70 km.

Každá tektonická deska je tvořena kůrou a nejsvrchnější vrstvou pláště. Všechny tektonické desky dohromady tvoří vrstvu nazývanou litosféra. Litosféra "plave" na povrchu vrstvy tvořené poměrně tekutým, pohyblivým horninovým materiálem pláště. Tato tekutá vrstva se nazývá astenosféra a rozprostírá se v hloubce 100 až 220 km pod povrchem Země. Všechny horniny pod zemskou kůrou však nejsou roztaveny. Jedná se vesměs o rozdrcenou a stlačenou směs nerostů s hustotou vyšší, než mají ty, které nacházíme na zemském povrchu. Vysoké teploty a tlaky v zemském plášti způsobily, že se deformují a po miliony let "protékají" kolem sebe.

Teplo z rozžhaveného jádra neustále zahřívá a rozpíná horniny v zemském plášti. Jejich hustota během tohoto procesu klesá a zahřáté horniny stoupají vzhůru chladnějším okolním prostředím pláště podobně, jako když stoupá teplý vzduch skrz studený. Během své cesty pláštěm vzhůru ztrácí hornina teplo, až nakonec dosáhne povrchu pláště, kde je její teplota shodná s okolím. Teplejšími proudy horniny neustále stoupajícími z nitra Země je tato ochlazená hornina nakonec zatlačena zase zpátky dolů k jádru, kde se cyklus uzavírá tím, že se opět ohřeje a začne stoupat vzhůru.

Tímto způsobem je zemský plášť rozdělen na mnoho "konvektivních buněk" - ohromných smyček, v nichž hmota neustále cirkuluje. V horních částech těchto buněk se horniny tvořící astenosféru pohybují ve směru rovnoběžném s tektonickými deskami, čímž je s sebou unášejí. Rychlost pohybu tektonických desek je velmi nízká - pouhých několik centimetrů za rok. Ovšem síly, které zde působí, jsou tak velké, že jsou schopny během milionů let zcela přetvořit tvář naší planety.

Silně aktivní oblasti

Středy jednotlivých desek mají tendenci být stabilní, avšak jejich okraje jsou nejaktivnějšími a nejbouřlivějšími místy na Zemi. Na okrajích se desky buď pohybují vzájemně od sebe, podél sebe, nebo do sebe drsně narážejí.

Transformační zlomy, jsou zlomy, kde se dvě desky pohybují stejným směrem podél sebe, jsou často spojeny se zemětřeseními. Ty se vyskytují tehdy, když se dvě desky do sebe zaklíní a po určité době náhle uvolní, následkem čehož dojde v hlubinách k masivnímu uvolnění energie. Rázové vlny uvolněné z epicentra způsobují vlnění krajiny, jako by byla tekutá, a mají na svědomí obrovské škody. Nejslavnější transformační zlom se nachází v Kalifornii a nazývá se zlom San Andreas (zlom Svatého Ondřeje). Zde se o sebe otírají Pacifická a Severoamerická deska.

Na divergentním rozhraní se desky pohybují od sebe a mezera mezi nimi je neustále vyplňována nově vznikající zemskou kůrou. Nový horninový materiál je vytvářen erupcemi magmatu ze zemského pláště. Láva je chrlena na zemský povrch obvykle ze dna strmého riftového údolí. Většina divergentních rozhraní se nachází na dnech oceánů, kde jsou tektonické desky nejtenčí. Divergentní rozhraní se na Zemi vyskytuje v podobě hlubokomořských hřebenů sopečných pohoří, která vystupují nad hladinu moří pouze na několika málo místech, jako je například Island a Velká příkopová propadlina ve východní Africe.

Klíčový důkaz

Divergentní rozhraní poskytla důkaz, který v 60. letech minulého století po desetiletích od návrhu teorie "kontinentálního driftu", jejímž autorem byl A. Wegener, potvrdil existenci tektoniky. Tímto důkazem byly "pásy" hornin s rozdílným magnetickým uspořádáním, které se rozprostíraly na oceánském dně rovnoběžně s rozhraním tektonických desek. Jediným možným vysvětlením mohlo být, že tyto pásy byly vytvořeny postupně v různých dobách v minulosti, kdy mělo magnetické pole Země jiný směr.

Na konvergentních rozhraních dochází ke srážce okrajů dvou desek. Při tomto kolosálním střetu musí nakonec jedna deska té druhé ustoupit. Vítězem se obvykle stává deska, která je tlustší nebo lehčí. Oceánská deska je obyčejně v těchto zlomech donucena zasunout se pod kontinentální desku až do pláště, čímž vzniká tzv. subdukční oblast. S tím, jak se tato podsunující se deska v horní části zemského pláště taví, vzniká teplo, které může spustit sopečnou činnost podél okraje nad ní se nacházející kontinentální desky a vytvářet sopečné řetězce, jakými jsou například Andy a pacifický "Ohnivý kruh".

Teplo vznikající při subdukci pomáhá společně s vodou, která vniká do zlomu, v němž se mísí s horkou lávou a vře, udržovat astenosféru teplejší a tekutější než jsou horniny v okolní litosféře. V některých oblastech dochází ke kolizím dvou tektonických desek nesoucích na sobě kontinentální kůru. V takovém případě se obě desky začnou kroutit a stlačovat, což vede k tomu, že jedna z nich je vytlačena nahoru přes okraj té druhé. Výsledkem může být vznik ohromných pohoří, jako jsou například Alpy, které byly vytvořeny při kolizi Itálie s Evropou, nebo Himaláje, které vznikly při srážce Indie s Asií.

Samoregulace Země

Pomalý kontinentální drift má kromě vlivu na zemskou geografii ještě jeden klíčový vliv, a to na podnebí. Přeskupování zemských mas může otevírat nové mořské cesty a uzavírat staré, čímž dochází ke změnám v pohybech hlubokomořských proudů, které rozvádějí po naší planetě teplo. Spojení Severní a Jižní Ameriky před asi 4 miliony lety rozdělilo Atlantický a Tichý oceán, což způsobilo na Zemi klimatickou krizi, jež vedla k poslední řadě dob ledových.

Sopečná aktivita na rozhraní tektonických desek pomáhá Zemi "ulevit si", čímž je zabráněno trvalému hromadění tlaku pod jejím povrchem, který by nakonec vedl k mnohem masivnějším erupcím. Desková tektonika také pomáhá udržovat křehkou rovnováhu plynů v zemské atmosféře. Vulkány uvolňují do ovzduší vodní páru a oxid uhličitý, čímž udržují na Zemi teplo. Současně s tím dochází na konvergentních rozhraních k zasunování hornin na bázi uhličitanů do zemského pláště, čímž dochází ke snižování množství uhlíku, jenž by v opačném případě způsobil přehřátí planety.